一種高強混凝土及其製備方法和應用與流程
2024-04-13 01:09:05
5wt％cacl2、1-3wt％na2so4、ph＝11-12的naoh溶液；所述粉煤灰和含有複合化學激發劑的鹼液的固液比為1:5-10g/ml，所述攪拌反應的時間為1-3h。
14.作為本發明的進一步改進，步驟s2中所述活化粉煤灰和矽烷偶聯劑的質量比為10:1-2；所述矽烷偶聯劑選自kh550、kh560、kh570、kh580、kh590、kh602、kh792中的至少一種；所述加熱反應的溫度為50-70℃，時間為1-2h。
15.作為本發明的進一步改進，步驟s3中所述改性粉煤灰、正矽酸烷基酯的質量比為10:3-5；所述調節ph值為5-6；所述加熱蒸發溶劑的溫度為60-70℃；所述提高溫度至溫度為120-150℃，降低壓強至0.01-0.1mpa；所述正矽酸烷基酯為正矽酸乙酯或正矽酸甲酯。
16.作為本發明的進一步改進，步驟s4中所述粉煤灰-二氧化矽複合物、骨料、水和減水劑的質量比為10:3-5:15-20:1-2；所述骨料為5-10mm連續級配的反擊破碎石，抗壓強度不小於120mpa，針片狀顆粒含量不大於5％，含泥量不大於1％，泥塊含量不大於0.5％；所述減水劑選自木質素磺酸鈉鹽減水劑、萘系減水劑、脂肪族減水劑、氨基高減水劑、聚羧酸減水劑中的至少一種。
17.作為本發明的進一步改進，步驟s5中所述水泥、集料、瀝青粉、水、超早強劑的質量比為30-50:5-10:15-22:70-100:10-15；所述加熱攪拌的溫度為60-70℃，時間為2-4h，所述集料為粒徑為60-80目的伊利石；所述水泥為52.5級普通矽酸鹽水泥。
18.作為本發明的進一步改進，具體包括以下步驟：
19.s1.粉煤灰的活化：將粉煤灰浸泡在含有3-5wt％cacl2、1-3wt％na2so4、ph＝11-12的naoh溶液中，所述粉煤灰和含有複合化學激發劑的鹼液的固液比為1:5-10g/ml，攪拌反應1-3h，過濾，洗滌，乾燥，得到活化粉煤灰；
20.s2.改性粉煤灰的製備：將10重量份步驟s1製得的活化粉煤灰分散於100重量份50-70wt％的乙醇水溶液中，加入1-2重量份矽烷偶聯劑，加熱至50-70℃反應1-2h，過濾，洗滌，乾燥，得到改性粉煤灰；
21.s3.粉煤灰-二氧化矽複合物的製備：將10重量份步驟s2製得的改性粉煤灰、3-5重量份正矽酸烷基酯溶於100重量份50-60wt％的乙醇水溶液中，加入稀鹽酸調節ph值5-6，攪拌反應，加熱至60-70℃，蒸發溶劑形成凝膠，提高溫度至120-150℃，降低壓強至0.01-0.1mpa，形成幹凝膠，點燃幹凝膠，粉碎，球磨2-4h，製得粉煤灰-二氧化矽複合物；
22.s4.超早強劑的製備：將10重量份步驟s3製得的粉煤灰-二氧化矽複合物與3-5重量份骨料攪拌均勻，再加入15-20重量份水攪拌，然後加入1-2重量份減水劑，攪拌50-70s，製得超早強劑；
23.所述骨料為5-10mm連續級配的反擊破碎石，抗壓強度不小於120mpa，針片狀顆粒含量不大於5％，含泥量不大於1％，泥塊含量不大於0.5％；
24.s5.高強混凝土的製備：將30-50重量份52.5級普通矽酸鹽水泥、5-10重量份60-80目的伊利石、15-22重量份瀝青粉、70-100重量份水攪拌混合10-20min，加入10-15重量份步驟s4製得的超早強劑，加熱至60-70℃，攪拌混合2-4h，澆注、養護，得到高強混凝土。
25.本發明進一步保護一種上述的製備方法製得的高強混凝土。
26.本發明進一步保護一種上述高強混凝土在道路公路中的應用。
27.本發明具有如下有益效果：
28.本發明通過粉煤灰，在鹼性溶液中激發，鹼性溶液會促使粉煤灰表面sio2、al2o3的
鍵位斷裂，提高微粉的早期水化反應速率；使溶液的ph值保持在一個合適的水平(鈣礬石在ph＝11.8時最易形成)，有利於鈣礬石的形成。鹼性環境也能使微粉的溶解加速並提高組分中c2s、c3s的水化速度，從而激發再生微粉的膠凝活性：硫酸鹽水解出的so
42-在體系液相中存在的ca
2+
作用下，與活性al2o3反應，生成鈣礬石，使體系中產生更多的鈣礬石，提高體系的反應活性。na2so4極易與水泥水化體系中的ca(oh)2反應，生成高度分散的caso4，比直接外摻的caso4更易參加水化反應；另一方面，na2so4水解後能提高體系的鹼度，較高的鹼度將加快微粉表面網狀結構的破解，加速水化反應，從而生成更多的鈣礬石，從而有助於促進混凝土強度的增加。
29.進一步，本發明活化粉煤灰經過矽烷偶聯劑改性後，加入正矽酸烷基酯，發生溶膠凝膠反應後，從而形成了凝膠，進一步提高溫度，降低壓強，形成幹凝膠，點燃幹凝膠，得到粉煤灰-二氧化矽複合物，通過二氧化矽的引入，明顯提高了混凝土的強度。
30.製得的粉煤灰-二氧化矽複合物與減水劑相互作用下，形成了超早強劑，加入水泥、瀝青粉中後，能夠明顯提高製得的混凝土的強度，具有廣闊的應用前景。
具體實施方式
31.下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
32.實施例1
33.本實施例提供一種高強混凝土的製備方法，具體包括以下步驟：
34.s1.粉煤灰的活化：將粉煤灰浸泡在含有3wt％cacl2、1wt％na2so4、ph＝11的naoh溶液中，所述粉煤灰和含有複合化學激發劑的鹼液的固液比為1:5g/ml，攪拌反應1h，過濾，洗滌，乾燥，得到活化粉煤灰；
35.s2.改性粉煤灰的製備：將10重量份步驟s1製得的活化粉煤灰分散於100重量份50wt％的乙醇水溶液中，加入1重量份矽烷偶聯劑kh570，加熱至50℃反應1h，過濾，洗滌，乾燥，得到改性粉煤灰；
36.s3.粉煤灰-二氧化矽複合物的製備：將10重量份步驟s2製得的改性粉煤灰、3重量份正矽酸乙酯溶於100重量份50wt％的乙醇水溶液中，加入稀鹽酸調節ph值5，攪拌反應1h，加熱至60℃，蒸發溶劑形成凝膠，提高溫度至120℃，降低壓強至0.01mpa，形成幹凝膠，點燃幹凝膠，粉碎，球磨2h，製得粉煤灰-二氧化矽複合物；
37.s4.超早強劑的製備：將10重量份步驟s3製得的粉煤灰-二氧化矽複合物與3重量份骨料攪拌均勻，再加入15重量份水攪拌，然後加入1重量份萘系減水劑，攪拌50s，製得超早強劑；
38.所述骨料為5-10mm連續級配的反擊破碎石，抗壓強度不小於120mpa，針片狀顆粒含量不大於5％，含泥量不大於1％，泥塊含量不大於0.5％；
39.s5.高強混凝土的製備：將30重量份52.5級普通矽酸鹽水泥、5重量份60目的伊利石、15重量份瀝青粉、70重量份水攪拌混合10min，加入10重量份步驟s4製得的超早強劑，加熱至60℃，攪拌混合2h，澆注、養護，得到高強混凝土。
40.實施例2
41.本實施例提供一種高強混凝土的製備方法，具體包括以下步驟：
42.s1.粉煤灰的活化：將粉煤灰浸泡在含有5wt％cacl2、3wt％na2so4、ph＝12的naoh溶液中，所述粉煤灰和含有複合化學激發劑的鹼液的固液比為1:10g/ml，攪拌反應3h，過濾，洗滌，乾燥，得到活化粉煤灰；
43.s2.改性粉煤灰的製備：將10重量份步驟s1製得的活化粉煤灰分散於100重量份70wt％的乙醇水溶液中，加入2重量份矽烷偶聯劑kh560，加熱至70℃反應2h，過濾，洗滌，乾燥，得到改性粉煤灰；
44.s3.粉煤灰-二氧化矽複合物的製備：將10重量份步驟s2製得的改性粉煤灰、5重量份正矽酸乙酯溶於100重量份60wt％的乙醇水溶液中，加入稀鹽酸調節ph值6，攪拌反應2h，加熱至70℃，蒸發溶劑形成凝膠，提高溫度至150℃，降低壓強至0.1mpa，形成幹凝膠，點燃幹凝膠，粉碎，球磨4h，製得粉煤灰-二氧化矽複合物；
45.s4.超早強劑的製備：將10重量份步驟s3製得的粉煤灰-二氧化矽複合物與5重量份骨料攪拌均勻，再加入20重量份水攪拌，然後加入2重量份聚羧酸減水劑，攪拌70s，製得超早強劑；
46.所述骨料為5-10mm連續級配的反擊破碎石，抗壓強度不小於120mpa，針片狀顆粒含量不大於5％，含泥量不大於1％，泥塊含量不大於0.5％；
47.s5.高強混凝土的製備：將50重量份52.5級普通矽酸鹽水泥、10重量份80目的伊利石、22重量份瀝青粉、100重量份水攪拌混合20min，加入15重量份步驟s4製得的超早強劑，加熱至70℃，攪拌混合4h，澆注、養護，得到高強混凝土。
48.實施例3
49.本實施例提供一種高強混凝土的製備方法，具體包括以下步驟：
50.s1.粉煤灰的活化：將粉煤灰浸泡在含有4wt％cacl2、2wt％na2so4、ph＝11.5的naoh溶液中，所述粉煤灰和含有複合化學激發劑的鹼液的固液比為1:7g/ml，攪拌反應2h，過濾，洗滌，乾燥，得到活化粉煤灰；
51.s2.改性粉煤灰的製備：將10重量份步驟s1製得的活化粉煤灰分散於100重量份60wt％的乙醇水溶液中，加入1.5重量份矽烷偶聯劑kh590，加熱至60℃反應1.5h，過濾，洗滌，乾燥，得到改性粉煤灰；
52.s3.粉煤灰-二氧化矽複合物的製備：將10重量份步驟s2製得的改性粉煤灰、4重量份正矽酸乙酯溶於100重量份55wt％的乙醇水溶液中，加入稀鹽酸調節ph值5.5，攪拌反應1.5h，加熱至65℃，蒸發溶劑形成凝膠，提高溫度至135℃，降低壓強至0.05mpa，形成幹凝膠，點燃幹凝膠，粉碎，球磨3h，製得粉煤灰-二氧化矽複合物；
53.s4.超早強劑的製備：將10重量份步驟s3製得的粉煤灰-二氧化矽複合物與4重量份骨料攪拌均勻，再加入17重量份水攪拌，然後加入1.5重量份木質素磺酸鈉鹽減水劑，攪拌60s，製得超早強劑；
54.所述骨料為5-10mm連續級配的反擊破碎石，抗壓強度不小於120mpa，針片狀顆粒含量不大於5％，含泥量不大於1％，泥塊含量不大於0.5％；
55.s5.高強混凝土的製備：將40重量份52.5級普通矽酸鹽水泥、7重量份70目的伊利石、19重量份瀝青粉、85重量份水攪拌混合15min，加入12重量份步驟s4製得的超早強劑，加
熱至65℃，攪拌混合3h，澆注、養護，得到高強混凝土。
56.對比例1
57.與實施例3相比，不同之處在於，步驟s1中，含有4wt％cacl2、2wt％na2so4、ph＝11.5的naoh溶液替換為含有6wt％cacl2、ph＝11.5的naoh溶液。
58.對比例2
59.與實施例3相比，不同之處在於，步驟s1中，含有4wt％cacl2、2wt％na2so4、ph＝11.5的naoh溶液替換為含有6wt％na2so4、ph＝11.5的naoh溶液。
60.對比例3
61.與實施例3相比，不同之處在於，未進行步驟s1。
62.對比例4
63.與實施例3相比，不同之處在於，未進行步驟s2、s3。
64.對比例5
65.與實施例3相比，不同之處在於，步驟s4中未添加骨料。
66.測試例1
67.將本發明實施例1-3和對比例1-5製得的高強混凝土和普通混凝土進行力學性能測試。
68.依據gb/t50081-2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》，對對28d齡期再生混凝土試樣進行抗壓強度、抗折強度的檢測。
69.結果見表2。
70.表2
[0071][0072][0073]
由上表可知，本發明實施例1-3製得的高強混凝土具有較高的抗壓強度、抗折強度，明顯優於普通混凝土。
[0074]
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。